Linux：线程同步与互斥
目录
线程互斥
锁
初始化
销毁
加锁
解锁
线程同步
条件变量
初始化
销毁
等待条件满足
唤醒等待
pthread_cond_signal
pthread_cond_broadcast
生产者消费者模型
3种关系
2种角色
1个交易场所
POSIX信号量
初始化
销毁
等待
发布
线程互斥
互斥相关概念
临界资源：多线程执行流共享的资源就叫做临界资源。
临界区：每个线程内部，访问临界资源的代码，就叫做临界区。
互斥：任何时刻，互斥保证有且只有一个执行流进入临界区，访问临界资源，通常对临界资源起保护作用。
原子性：不会被任何调度机制打断的操作，该操作只有两态，要么完成，要么未完成。
多线程并发操作一些共享变量会有一些问题
例如变量++，--的操作就不能多线程并发访问
++，--的操作在汇编中需要分为3步
1.将变量从内存加载到寄存器中
2.更新寄存器里面的值，执行+1（-1）操作
3.将新值从寄存器写回会变量的内存地址中
因为寄存器用的都是同一个，在并发访问时就会出现问题
要解决以上问题，需要做到三点：
1.代码必须要有互斥行为：当代码进入临界区执行时，不允许其他线程进入该临界区。
2.如果多个线程同时要求执行临界区的代码，并且临界区没有线程在执行，那么只能允许一个线程进入该临界区。
3.如果线程不在临界区中执行，那么该线程不能阻止其他线程进入临界区。
想要做到这三点，我们可以使用一把锁。Linux上提供的这把锁叫互斥量
锁
pthread_mutex_t
这是一个互斥锁的类型，定义在POSIX线程库中。
互斥锁用于保护共享资源的访问，确保在多线程环境中，同一时间只有一个线程可以访问该资源，从而避免数据竞争和不一致的问题。
我们可以用这个类型来定义一个锁变量，并初始化它
初始化
方法1：
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER
PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER这是一个宏，用于初始化静态分配的互斥锁
方法2：
#include <pthread.h>int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,
const pthread_mutexattr_t *mutexattr);mutex：指向要初始化的互斥锁对象的指针
mutexattr：指向互斥锁属性对象的指针。如果为NULL，则使用默认属性（一般情况使用NULL即可）
返回值：
成功：返回0
失败：返回错误码
销毁
锁也需要像malloc，new出来的动态内存一样需要我们手动释放，但并不是所有情况都需要手动释放的
当使用PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER初始化的互斥量不需要销毁
#include <pthread.h>int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);mutex：指向要销毁的互斥锁对象的指针
返回值：
成功：返回0
失败：返回错误码
加锁
我们可以对一段代码区进行加锁，这样就只能有单执行流访问一段代码了
#include <pthread.h>int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);pthread_mutex_lock用于锁定一个互斥锁
mutex：指向要锁定的互斥锁对象的指针
返回值：
成功：返回0
失败：返回错误码
解锁
有加锁当然也会有解锁，加锁和解锁之间的区域就是我们拥有锁的区域
#include <pthread.h>int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);pthread_mutex_unlock用于解锁一个互斥锁
mutex：指向要解锁的互斥锁对象的指针
返回值：
成功：返回0
失败：返回错误码
线程同步
条件变量
条件变量是一种在多线程编程中用于线程同步的机制，它允许线程在某些条件不满足时进入等待状态，直到条件满足时才被唤醒继续执行。
初始化
初始化一个条件变量。
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond
, const pthread_condattr_t *cond_attr);cond：指向条件变量的指针，需要初始化的条件变量。
cond_attr： 指向条件变量属性的指针。如果为NULL，则使用默认属性。
返回值：
成功：返回0
失败：返回错误码
销毁
销毁一个条件变量，释放相关资源。
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);cond：指向条件变量的指针，需要销毁的条件变量。
返回值：
成功：返回0
失败：返回错误码
等待条件满足
使线程进入等待状态，直到条件变量被通知。
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);cond：指向条件变量的指针。
mutex：指向互斥锁的指针，该互斥锁必须已经被当前线程锁定。
当调用pthread_cond_wait的时候，线程会释放mutex，并进入等待状态
当条件变量被通知时，线程会被唤醒，并重新尝试获取mutex
唤醒等待
pthread_cond_signal
通知一个等待条件变量的线程。
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);cond：指向条件变量的指针。
返回值：
成功：返回0
失败：返回错误码
pthread_cond_broadcast
通知所有等待条件变量的线程。
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);cond：指向条件变量的指针。
返回值：
成功：返回0
失败：返回错误码
生产者消费者模型
3种关系
生产者之间：竞争关系，互斥关系
消费者之间：竞争关系，互斥关系
生产者和消费者之间：竞争关系，互斥关系，同步关系
2种角色
生产者角色和消费者角色
1个交易场所
以特定结构构成的内存空间
POSIX信号量
初始化
初始化一个信号量。
#include <semaphore.h>int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);sem：指向信号量的指针。
pshared：指定信号量是否可以在不同进程之间共享。为0：信号量仅在当前进程内的线程之间共享。非0：信号量可以在不同进程之间共享（需要映射到共享内存）
value：信号量的初始值。
返回值：
成功：返回0
失败：返回错误码
销毁
销毁一个信号量，释放相关资源。
#include <semaphore.h>int sem_destroy(sem_t *sem);sem：指向信号量的指针。
返回值：
成功：返回0
失败：返回错误码
等待
使线程进入等待状态，直到信号量的值大于零，然后将信号量的值减一。
#include <semaphore.h>int sem_wait(sem_t *sem);sem：指向信号量的指针。
返回值：
成功：返回0
失败：返回错误码
发布
将信号量的值加一，通知等待信号量的线程。
#include <semaphore.h>int sem_post(sem_t *sem);sem：指向信号量的指针。
返回值：
成功：返回0
失败：返回错误码
完